一种环境友好的温拌沥青添加剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环境友好的温拌沥青添加剂及其制备方法，温拌沥青添加剂以质量百分比计包括：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1wt%～10wt%，醇醚磷酸酯0.1wt%～15wt%，无机微粉1wt%～15wt%，水60wt%~98.8wt%。制备方法包括如下内容：按配比将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、醇醚磷酸酯、无机微粉和水加入反应器，40℃～60℃恒温，持续搅拌0.5~2小时后，升温至60℃～80℃，继续搅拌0.5~2小时，得到温拌沥青添加剂。本发明的温拌沥青添加剂能够有效降低沥青的高温粘度，并且具有性能稳定，原料易采集，生产成本低，制备方法简便以及应用范围广泛等优点。
【专利说明】—种环境友好的温拌沥青添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浙青添加剂及其制备方法，尤其涉及一种环境友好的温拌浙青添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前道路工程中使用的浙青混合料根据拌和施工温度一般分为两种类型:冷拌浙青混合料CMA (Cold Mix Asphalt)和热拌浙青混合料HMA (Hot Mix Asphalt)。冷拌浙青混合料一般采用乳化浙青或者液体浙青与集料在常温状态下拌和、铺筑，无需对集料和结合料进行加热，这样可节约大量能源。但是冷拌浙青混合料初期路用性能差，难以满足高速公路、重载交通道路等重要工程的要求。热拌浙青混合料是应用最为广泛、路用性能最为良好的一种混合料。但是在热拌浙青混合料生产过程中，浙青与石料需要在15(Tl80°C高温条件下拌和。将石料、浙青加热到如此高的温度，消耗了大量能源。另外在热拌浙青混合料生产过程中产生了大量的CO2、烟尘和有害气体(CO、SO2, NOx等)，不仅污染了环境，而且也影响了工作人员的身体健康。同时，高温条件下的拌和也造成了浙青的老化，降低了浙青混合料的路用性能。
[0003]为保护环境、节约能源，在20世纪90年代中后期欧洲及美国等国家开展了温拌浙青混合料WMA (Warm Mix Asphalt)的研究,其目的是通过降低浙青混合料的拌和与摊铺温度，达到降低浙青混合料生产过程中的能耗，减少CO2等气体及粉尘排放量，同时保证温拌浙青混合料具有与热拌浙青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。
[0004]目前，温拌浙 青混合料技术主要有三种方式:一是预先在浙青中添加一种能够降低浙青135°C粘度的添加剂，从化学角度来改变浙青的粘温曲线，从而降低浙青与石料的拌和温度，但此方法通常也会降低浙青的60°C粘度即降低了混合料的高温稳定性；二是采用固含量较高的乳化浙青，在80~120°C温度下与石料拌和，该方式较热拌浙青的温度低约30~50°C;三是在拌制混合料时把水和浙青同时加入拌和罐中，由于水的存在使浙青发泡，达到降粘效果。但该方法若加水量过大，则会产生大量的水蒸气或引起暴沸，若水量过少，则发泡效果不好。
[0005]CN101602862A公开了一种温拌浙青添加剂及其制备方法，该添加剂是通过将去离子水加入到事先配成的聚乙烯醇水溶液中，然后依次加入松香季铵盐、芳香烃季铵盐乳化剂、脂肪烃季铵盐乳化剂、非离子型表面活性剂，搅拌溶解，再将事先配成的聚丙烯酰胺水溶液和三乙醇胺加入，混合搅拌至溶解均匀后即为成品。该添加剂能够明显降低浙青拌和温度，浙青混合料各项路用性能指标也符合要求，但是该添加剂成分复杂，增加了制备的难度和成本，不利于实际应用。CN102268189A公开了一种温拌浙青添加剂及其制备方法，它是在溶剂体系中采用一种聚醚改性有机硅聚合物组成的添加剂。可以有效降低拌和温度40°C左右，且温拌浙青各项性能指标不低于热拌浙青，但缺乏相关的测试方法和实例数据支持。此外该添加剂采用的酸碱催化剂等刺激性和毒性较大，易造成人体危害和环境污染。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了一种环境友好的温拌浙青添加剂及其制备方法。本发明的温拌浙青添加剂能够有效降低浙青的高温粘度，并且具有性能稳定，原料易采集，生产成本低，制备方法简便以及应用范围广泛等优点。
[0007]本发明温拌浙青添加剂，以质量百分比计包括:
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠:0.lwt%~10wt%
(2)醇醚憐酸酯:0.lwt%~15wt%
(3)无机微粉:lwt%~15wt%
(4)水:60wt%~98.8wt%0
[0008]本发明温拌浙青添加剂，以质量百分比计优选组成包括:
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠:2wt%~5wt%
(2)醇醚憐酸酯:5wt%~15wt%
(3)无机微粉:5wt%~15wt%
(4)水:65wt%~88wt%。
[0009]所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)的化学式为RO (CH2CH2O)n-SO3Na,其中R为C12~C15的烷基，n=3。
[0010]所述的醇醚磷酸酯(AEO)的化学式为RO (CH2CH2O) n_P0 (OH) 2，其中R为C12~C14的烷基，n=3或9。
[0011]本发明温拌浙青添加剂中，所述的无机微粉为硅铝酸钠、活性氧化铝、蛭石、消石灰、膨润土和活性炭等有较强的吸附能力和离子交换能力的无机材料中的一种或几种，优选沸石粉，无机微粉的粒度为20~200目。
[0012]本发明温拌浙青添加剂中，也可以根据实际应用需要加入其它的添加剂，如抗剥落剂、抗老化剂、聚合物改性剂以及氧化镁、氧化钙和五氧化二磷等氧化物。
[0013]本发明温拌浙青添加剂的制备方法，包括如下内容:
按配比将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、醇醚磷酸酯、无机微粉和水加入容器，恒温搅拌，升温，继续搅拌，得到温拌浙青添加剂。其中，恒温搅拌温度为40~60°C，搅拌时间为0.5^2小时；升温至60~80°C，继续搅拌0.5^2小时。
[0014]本发明温拌浙青添加剂在浙青混合料拌合中的应用，包括如下步骤:当石料达到设定温度，加入浙青，并将温拌浙青添加剂加入到浙青混合料中然后拌合，加入矿粉，拌合均匀即可。其中温拌浙青添加剂按照浙青用量的2wt~10wt%加入。
[0015]本发明的温拌浙青添加剂与传统温拌浙青添加剂比较，具有以下优点:
(I)本发明温拌浙青添加剂，能和浙青形成微乳型乳液，极大地降低浙青的高温粘度，因此可以降低浙青混合料的拌和、摊铺及压实温度，其拌和温度可以比热拌浙青降低15^300C，降低能耗约30%，大量减少烟雾及有害物质的排放，减小对人体危害及环境污染。
[0016](2)本发明的温拌浙青添加剂，能很好地增强石料、石粉与浙青的粘结力，提高混合料的抗剥落性，能够有效地预防大交通量和重载交通条件下浙青路面的车辙破坏。同时减少了拌和过程中的浙青老化，延长路面使用寿命。
[0017](3)本发明的温拌浙青添加剂中，AEO可以与AES较好的复配，分散效果好，稳定性好，能够增加浙青的塑性，改善浙青的延度，有效提高浙青混合料的抗低温开裂及长期疲劳性能。
[0018](4)本发明的温拌浙青添加剂中，AES和AEO均为环保型阴离子表面活性剂，易生物降解，对人体的刺激性小，环境友好，绿色环保。
(5)本发明的温拌浙青添加剂原料简单，生产成本低，制备方法简便，只需简单的机械搅拌即可均匀分散，稳定性好，适用范围广，易于工业应用。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不因此限制本发明。
[0020]温拌浙青添加剂原料质量百分比为:
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(C12H25O (CH2CH2O)3 -SO3Na) 0.5% ；
醇醚磷酸酯(C12H25O(CH2CH2O) 3-P0 (OH)2) 14.5% ；
沸石粉(25目)14.5%;
去尚子水 70.5%。
[0021]实施例1
将原料按照配比加入容器中，充分搅拌，升温至42°C搅拌60分钟后，升温至67V，充分搅拌55分钟，制备成温拌浙青添加剂。
[0022]实施例2
温拌浙青添加剂原料质量百分`比为:
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(C14H29O (CH2CH2O) 3 -SO3Na) 6.5% ；
醇醚磷酸酯(C12H25O(CH2CH2O) 9-Ρ0(0Η)2)0.4%；
活性氧化铝(80目)2.5%;
去离子水 90.6%。
[0023]将原料按照配比加入容器中，充分搅拌，升温至50°C，搅拌65分钟后，升温至700C，充分搅拌50分钟，制备成温拌浙青添加剂。
[0024]实施例3
温拌浙青添加剂原料质量百分比为:
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(C12H25O (CH2CH2O)3 -SO3Na) 5% ；
醇醚磷酸酯(C12H25O(CH2CH2O) 9-P0 (OH)2) 10% ；
沸石粉(180目)5%;
去离子水80%。
[0025]将原料按照配比加入容器中，充分搅拌，升温至55°C，搅拌50分钟后，升温至750C，充分搅拌反应，制备成温拌浙青添加剂。
[0026]实施例4
按照《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)规定的方法分别采用应用本发明添加剂的温拌方式和传统的热拌方式进行混合料的拌和，并进行浙青混合料性能评价。其中，将实施例1、2、3中制备的温拌浙青添加剂按照浙青用量的5wt%，以喷洒的方式加入浙青混合料中，制备成混合料试件A、B、C。本试验采用90#A级浙青,油石比(浙青混凝土中浙青与矿料质量比的百分数)为6.0%，石料的级配见表1，性能评价结果见表2。具体拌和过程如下:温拌:
1、按设定量称取石料在120°c的烘箱中加热4小时，浙青在120°C烘箱中加热2小时，拌和机温度设定为120°C。
[0027]2、将粗石料在设定温度下先加入拌合机，均匀搅拌3分钟。
[0028]3、将浙青加入拌合机，并立刻将温拌剂按设定量喷洒至浙青中，拌和1.5分钟，再加入矿粉，于设定温度下继续拌和3.5分钟。
[0029]热拌:
1、按设定量称取石料在150°C的烘箱中加热4小时，浙青在150°C烘箱中加热2小时，拌和机温度设定为150°C。
[0030]2、将粗石料在设定温度下先加入拌合机，均匀搅拌3分钟。
[0031]3、将浙青加入拌合机，拌和1.5分钟，再加入矿粉，于设定温度下继续拌和3.5分钟。
[0032]表1石料级配。
【权利要求】
1.一种环境友好的温拌浙青添加剂，其特征在于:以质量百分比计包括以下组分: 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠:0.lwt%~10wt% 醇醚憐酸酯:0.lwt%~15wt% 无机微粉:lwt%~15wt%
水:60wt %~98.8wt%0
2.按照权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于:以质量百分比计包括以下组分: 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠:2wt%~5wt% 醇醚憐酸酯:5wt%~15wt% 无机微粉:5wt%~15wt% 水:65wt%~88wt%。
3.按照权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于:所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的化学式为RO(CH2CH2O)n-SO3Na,其中R为C12~C15的烷基，n=3。
4.按照权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于:所述的醇醚磷酸酯的化学式为 RO(CH2CH2O) n-P0 (OH)2，其中 R 为 C12 ~C14 的烷基，n=3 或 9。
5.按照权利要求1所`述的温拌浙青添加剂，其特征在于:所述的无机微粉为硅铝酸钠、活性氧化铝、蛭石、沸石粉、消石灰、膨润土、石英砂、陶粒砂和活性炭中的一种或几种。
6.按照权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于:无机微粉的粒度为20~200目。
7.按照权利要求5或6所述的温拌浙青添加剂，其特征在于:所述的无机微粉为沸石粉。
8.—种权利要求1所述的温拌浙青添加剂的制备方法，其特征在于包括如下内容:按配比将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、醇醚磷酸酯、无机微粉和水加入容器，恒温搅拌，升温，继续搅拌，得到温拌浙青添加剂。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于:恒温搅拌温度为40~60°C，搅拌时间为0.5^2小时；升温至60~80°C，继续搅拌0.5^2小时。
10.一种权利要求1所述的温拌浙青添加剂在浙青混合料拌合中的应用，其特征在于包括如下步骤:当石料达到设定温度，加入浙青，并将温拌浙青添加剂加入到浙青混合料中然后拌合，加入矿粉，拌合均匀即可。
11.按照权利要求10所述的应用，其特征在于:温拌浙青添加剂按照浙青用量的2wt%~10wt% 加入。
【文档编号】C04B24/16GK103771749SQ201210411167
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】陈闯, 宁爱民, 陈保莲, 范思远 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院